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发电技术 2024年

作者：马宁赵攀刘艾杰许文盼王江峰西安交通大学能源与动力工程学院

【目的】天然气补燃型压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)系统存在环境污染问题，氢气作为替代燃料不会造成温室气体排放，但现阶段对纯氢补燃型CAES系统的技术经济可行性认识不足，因此有必要开展相关研究。【方法】基... 详细信息

【目的】天然气补燃型压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)系统存在环境污染问题，氢气作为替代燃料不会造成温室气体排放，但现阶段对纯氢补燃型CAES系统的技术经济可行性认识不足，因此有必要开展相关研究。【方法】基于（火用）和（火用）经济分析方法，进行了纯氢补燃型和天然气补燃型CAES系统的对比分析，重点关注其热力学性能、不可逆损失分布、经济性和（火用）经济性的影响。此外，还探讨了两者参数敏感性。【结果】纯氢补燃型CAES系统在放电时间、储能密度和（火用）效率方面均优于天然气补燃型CAES系统；受制于氢气成本高于天然气成本，纯氢补燃型CAES系统的产品平均（火用）成本为155.62美元/GJ，显著高于天然气补燃型CAES系统对应的27.57美元/GJ；为使纯氢补燃型CAES系统具备与天然气补燃型CAES系统相同的商用竞争力，推荐售电价格为0.206 2美元/(kW·h)；此外，纯氢补燃型CAES系统对参数变化更加敏感，在高参数条件下可实现更好的性能提升和成本降低。【结论】研究成果揭示了纯氢补燃型CAES系统的应用潜力，并为其进一步商业推广提供了技术参考。

关键词：储能氢燃料压缩空气储能(CAES) (火用)经济性敏感性分析

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两级蓄冷跨临界压缩CO_(2)混合工质储能系统特性分析

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中南大学学报(自然科学版) 2023年第10期54卷 4150-4162页

作者：赵攀吴汶泽许文盼刘艾杰王江峰西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

为了解决高压CO_(2)在高环境温度下难以冷凝的问题,提出两级蓄冷跨临界压缩CO_(2)混合工质储能系统。采用CO_(2)与低沸点有机工质混合的方法提高工质的冷凝温度,同时,利用两级甲醇蓄冷实现系统内部冷能循环利用。从环境性、临界温度、... 详细信息

为了解决高压CO_(2)在高环境温度下难以冷凝的问题,提出两级蓄冷跨临界压缩CO_(2)混合工质储能系统。采用CO_(2)与低沸点有机工质混合的方法提高工质的冷凝温度,同时,利用两级甲醇蓄冷实现系统内部冷能循环利用。从环境性、临界温度、温度滑移、可混合性等方面确定合适的CO_(2)混合工质及其组分质量分数范围。建立储能系统的热力学分析模型,探究节流压力、高压储液罐压力、有机工质质量分数等关键参数对系统性能的影响规律,并研究系统内部能量流动规律,得到主要部件的(火用)损失。研究结果表明:随着有机工质质量分数的增加,蓄冷介质温度增加,系统安全性提高;与纯CO_(2)工质相比,系统的充放电效率和能量密度略有降低;CO_(2)/R32混合工质的充放电效率最高为62.29%,CO_(2)/pentane混合工质的能量密度最高为21.37 kW·h/m^(3)。

关键词：压缩CO_(2)储能 CO_(2)混合工质热力学分析敏感性分析有机工质

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具备近似等压放电过程的近似等温压缩CO_(2)储能系统特性研究

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西安交通大学学报 2023年第1期57卷 34-44页

作者：赵攀张仕强许文盼吴汶泽刘艾杰王江峰西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为满足小容量特殊负载对(近似)稳定电能供应的需求,本文遵循(近似)等温压缩空气储能的基本原理,采用液压活塞和压力容器壁内置螺旋盘管换热的方式,基于气/液相变过程,提出了具备近似等压放电过程的近似等压等温压缩CO_(2)储能系统。通... 详细信息

为满足小容量特殊负载对(近似)稳定电能供应的需求,本文遵循(近似)等温压缩空气储能的基本原理,采用液压活塞和压力容器壁内置螺旋盘管换热的方式,基于气/液相变过程,提出了具备近似等压放电过程的近似等压等温压缩CO_(2)储能系统。通过建立系统核心部件的热力学分析模型与性能评价指标,分析了该系统在初次充放电循环中的性能,探究了压力容器初始压力、最大压力和螺旋盘管水温等参数变化时的系统性能,探索了系统有、无螺旋盘管换热对性能的影响规律。结果表明,该系统在初次充放电循环中充放电效率、热效率和能量密度分别为62.67%、53.05%和0.500 3 kW·h·m^(-3)。同时,该系统在放电过程中可以获得近似恒定的电能输出,输出功率在636~840 kW范围内变化。本文的研究工作可丰富压缩气体储能理论体系,具有重要的实用价值和现实意义。

关键词：压缩CO_(2)储能近似等温过程气/液相变近似等压放电

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